冻结砂土遗传算法分数阶导数Burgers蠕变模型.pdf

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1、安徽建筑2015年第6期(总206期)DOI：10．16330／j．cnki．1007-7359．2015．04．041冻结砂土遗传算法分数阶导数Burqers蠕变模型FractionalDerivativeBurgersCreepModelofFrozenSandSoilbyGeneticAlgorithm黄方勇一，毛芬(1．安徽理工大学土木建筑学院，安徽淮南232001；2．安徽理工大学冻土研究所，安徽淮南232001)■lll●f_=—=!=摘要：为了有效分析和描述冻结砂土的蠕变特性，并观察比较受扰■●■_一动因素影响的砂土蠕变特性是否受到大的影响。基于Burgers模型的q4

2、理论基础。将分数代数理论与Burgers模型相结合建立了分数阶导数Burgers蠕变模型。模拟不同温度和不同外荷栽下的单轴蠕变曲线，所需参数均由遗传算法全局优化而得到。通过模型模拟而得的理论值与试验而得的数据相对比分析可以清楚的看到两者有着很高的吻合度，且这种吻合不受土体扰动的影响，其次模型意义明确，参数不多，再次验证了分数阶导数Burgers蠕变模型在模拟人工冻结砂土蠕变特性领图1分数阶导数Burgers模型结构域有着很高的实用性。遗传算法简称GA，是一种全新的优化方法，它能模拟自然关键词：冻结砂土；Burgers模型；蠕变；遗传算法；本构关系界生物的生命进化原理，又能优化人工系统

3、中特定的目标[41。。中图分类号：TU471．7文献标识码：B该算法是由美国Michigan大学的J．H．Holland教授在文章编号：1007-7359(2015)06-0099-02(AdaptationinNaturalandArtificialSystems)-书中提出的。它非常适合于解决传统方法所不能处理的复杂和非线性问题，因0前言此遗产算法逐渐成为了人们解决高复杂问题的一个新思路和新方法。本构模型参数辨识是人工冻土理论与工程实践中的重要岩土研究课题，国内外学者在此领域做了大量的工作。其一般思路2分数阶导数Burgers模型在冻土蠕变过程工大多是根据实验数据，选择合适的组合

4、模型，然后再通过最dx-程乘法等回归分析来确定模型中的参数【I】。可见，在本构模型的假中的应用与基设过程中就已经导致了计算中的误差，因此，计算结果和实测值础问存在着较大的误差。随着人们在智能领域的开拓发展，很多2．1单轴抗压与蠕变试验处科研人员逐渐将遗传算法等技术应用到岩土本构模型参数辨本试验选用是内蒙古矿区的砂土。其含水率为9．62％。该理识中，并取得了丰富的成果回。试验在WDT-100型微机控制电液伺服冻土单轴试验机中进本文鉴于人工冻土蠕变特性处于理想固体和理想流体之行，试样尺寸为中50X100mm。蠕变试验温度分为一5℃、间，以及整数阶微积分本构关系所需元件较多等不足，因此将一

5、1O℃、一15℃、一2O℃四个水平，在这4个温度下的单轴抗压强分数微积分关系运用到人工冻土蠕变计算中，用分数单元代替度见表1；试验加载系数分为口=0．3、o'--0．5两种，具体数据Burgers模型中串联的黏壶，建立分数阶Burgers模型[24，进而见表2(为单轴抗压强度)。用该模型模拟人工冻结重塑砂土的蠕变规律，模型参数均由遗砂土单轴抗压强度试验结果表1传算法全局优化而得。1蠕变模型及遗传算法1．1分数阶导数Burgers模型分数阶导数Burgers模型嗡构如图1。采用分数阶导数的Burgers模型理论即保留了经典模型理论的优点，又很好地克服了经典模型理论的缺点，对符合分数阶导

6、数Burgers固体模型的粘弹性体剐，其应力一应变关系如下：．‘．(t)or鲁+嚣(1)(1)1．2遗传算法阶导数Bur固体模型蠕变模量为：建基金项目：安微省博士后基金项目：深部软岩蠕变机理粒子群分数阶导数模型。作者简介：黄方勇(1989-)，男，安徽六安人，安徽理工大学在读硕士，研究方向：地下空间及岩土工程。上上式式中对应的具体参数见表3，重塑砂罩土在一5℃、一IO~C、■暖_2015年第6期(总206期l安徽建筑管道应力是非常大的，该处的原水管道在堆土的堆放后2年时管道上方进行排查，及时清理堆土，避免堆土长期堆放导致管间内发生爆管，其主要原因即为堆土导致土体固结，管道随着道破坏。

7、土体下沉而变形，达到管道的强度极限，最终发生破坏。管道最大应力随时间变化的曲线如图3所示。参考文献【1】龚晓南，孙中菊，俞建霖．地面超载引起邻近埋地管道的位移分析【J】．5结论岩土力学，2015(2)．【2】李镜培，丁士君．邻近建筑荷载对地下管线的影响分析【J】．同济大学■■——■●本文采用两阶段法对埋地管道进行分析，得出堆土引起的学报(自然科学版1，2004(12)．——●—●一I管道处土体的附加应力，和导致的土体固结引起的管道变形，【3】夏桂云，李传习